專利名稱：一種計算機圖形用戶界面的輸入設備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子領(lǐng)域，可以用于個人計算機、手機、PDA、便攜式游戲機、便攜式導 航設備、P0S機、家用電器、工業(yè)儀表、可穿戴計算機等所有使用圖形用戶界面(GUI)的 設備實現(xiàn)人機交互。
背景技術(shù)：
目前現(xiàn)有的實現(xiàn)人機交互的裝置主要有，鼠標器、觸摸屏以及觸摸板，下面分別對上 述裝置進行描述。
鼠標器又稱鼠標，按其工作原理的不同可以分為機械鼠標和光電鼠標。機械鼠標主要 由滾球、輥柱和光柵信號傳感器組成。當拖動鼠標時，帶動滾球轉(zhuǎn)動，滾球又帶動輥柱轉(zhuǎn) 動，裝在輥柱端部的光柵信號傳感器產(chǎn)生的光電脈沖信號反映出鼠標器在垂直和水平方向 的位移變化，再通過電腦程序的處理和轉(zhuǎn)換來控制屏幕上光標的移動。光電鼠標器是通過 檢測鼠標器的位移，將位移信號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，再通過程序的處理和轉(zhuǎn)換來控制屏幕 上的鼠標箭頭的移動。光電鼠標用光電傳感器代替了滾球。鼠標器的缺點主要是，鼠標的 移動主要是靠手掌整體移動，手掌控制光標移動精度有限；使用時間較長容易導致手腕酸 痛；需要放在平面上，使用場合受限。
觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成。觸摸4全測部件安裝在顯示器屏幕前面， 用于檢測用戶觸摸位置，接收后送觸摸屏控制器，而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點 檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標，再送給CPU。觸摸屏的缺點主要是， 對于大屏幕顯示器，觸摸屏的成本較高；使用手指直接點擊時候，精度有限；操作方式單 一，難以實現(xiàn)雙擊，右鍵，滾輪等功能。
觸摸板是目前每一款筆記本電腦都必備的輸入設備，對于大部分的用戶來說，觸摸板 無疑是雞肋的代名詞，不僅華而不實、徒有虛名，而且用起來非常辛苦，導致工作效率低 下，白白浪費了寶貴的工作時間，因此他們都會選擇更好用的外接光電鼠標。觸摸板的缺 點主要是，使用手指直接點擊時候，精度有限；操作方式單一，難以實現(xiàn)雙擊，右鍵等功 能。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于，為計算機(和其它使用GUI的設備)提 供一種比現(xiàn)有技術(shù)更方便、更高效的輸入設備，提高用戶與計算機交互的效率。
本發(fā)明提供一種計算機圖形用戶界面的輸入設備，由軌跡棒、攝像頭以及軌跡及4嫩 信息解析裝置構(gòu)成。其中軌跡棒用以接收用戶操作以生成按鍵信息，并且受用戶控制在攝 像區(qū)域內(nèi)的三維空間中移動以提供運動軌跡；才聶像頭用以拍攝含有軌跡燈的畫面；軌跡及 按鍵信息解析裝置用以解析軌跡信息及按鍵信息并將結(jié)果傳送給計算機。
所述軌跡棒由軌跡燈、按鍵信息處理裝置、滾輪、左鍵、右鍵以及外殼構(gòu)成。其中軌 跡燈發(fā)出可見光、紅外線或者紫外線，用以提供軌跡燈光；按鍵信息處理裝置用以處理位 于軌跡棒上的按鍵輸入的信息；滾輪用以提供滾輪移動信息；左鍵用以提供左鍵點擊信息； 右鍵用以提供右鍵點擊信息。本發(fā)明所提供的輸入設備，其中，所述軌跡棒和所述軌跡及按鍵信息解析裝置可以采 用電纜連接，所述按鍵信息處理裝置檢測左鍵、右鍵以及滾輪的動作并轉(zhuǎn)換成電信號，然 后通過電纜傳送給軌跡及按鍵信息解析裝置，然后再傳送給計算機，實現(xiàn)計算機對按鍵信 息的4會取。
本發(fā)明所提供的輸入設備，其中，所述軌跡棒和軌跡及按鍵信息解析裝置之間也采用 無線通信方式連接，所述按鍵信息處理裝置檢測左鍵和右鍵和滾輪的動作并轉(zhuǎn)換成電信 號，然后通過無線通信裝置傳送給軌跡及^^信息解析裝置，然后再傳送給計算機，實現(xiàn) 計算機對按4囊信息的拾取。
本發(fā)明所提供的輸入設備，還可以采用控制軌跡燈閃爍頻率的方法來傳遞皿信息。 所述按鍵信息處理裝置能夠識別按鍵信息，并根據(jù)按鍵信息調(diào)制軌跡燈的頻率。所述軌跡 及按鍵信息解析裝置能夠從連續(xù)拍攝的圖像中提取出軌跡燈當前閃爍的頻率并識別出左 鍵、右鍵、滾輪的各種動作，然后再傳送給計算機，實現(xiàn)計算機對按鍵信息的拾取。
本發(fā)明所述軌跡及按鍵信息解析裝置可以是一個獨立的硬件裝置，也可以是計算機或 手機等應用本發(fā)明的設備中已有的硬件裝置，來實現(xiàn)該部分的功能。
本發(fā)明還提供了 一種計算機圖形用戶界面的輸入方法，由含有軌跡燈及^4建信息處理
裝置的軌跡棒提供運動軌跡及按鍵信息，并由攝像頭接收上述信息并將上述信息傳送給軌 跡及按鍵信息解析裝置，由軌跡及按鍵信息解析裝置對上述信息進行解析并轉(zhuǎn)換成坐標信 息及按鍵信息傳送給計算機，計算機根據(jù)接收到的坐標信息在屏幕上相應位置顯示光標并 根據(jù)接收到的按鍵信息執(zhí)行相應的操作。
本發(fā)明所提供的輸入方法，其中，所述軌跡棒與所述軌跡及按鍵信息解析裝置之間可 以采用電纜連接。
本發(fā)明所提供的輸入方法，其中，所述軌跡棒與所述軌跡及按鍵信息解析裝置之間也 采用無線方式連接。
本發(fā)明所提供的輸入方法，其中，還采用控制所述軌跡棒上的軌跡燈的閃爍頻率的方 法來識別按鍵信息 軌跡棒上的按鍵信息處理裝置能夠識別按鍵信息，并根據(jù)按鍵信息調(diào) 制軌跡燈的頻率。所述軌跡及4緣信息解析裝置能夠從連續(xù)拍攝的圖像中提取出軌跡燈當 前閃爍的頻率并識別出左鍵、右鍵、滾輪的各種動作，然后再傳送給計算才幾，實現(xiàn)計算機
對^4建信息的拾取。
本發(fā)明所提供的輸入方法，其中，當所述軌跡及^4建信息解析裝置是一個獨立的硬件 裝置時，該裝置解析軌跡信息及皿信息并將結(jié)果傳送給計算機。
本發(fā)明所提供的輸入方法，其中，當所述軌跡及##信息解析裝置是計算機或手機等 應用本發(fā)明的設備中已有的硬件裝置時，由計算機或手機等應用本發(fā)明的設備中已有的該 硬件裝置實現(xiàn)從圖像中提取坐標信息及^^;信息，再進一步實現(xiàn)光標控制和按鍵動作。
使用本發(fā)明可以實現(xiàn)個人計算機、手機、PDA、便攜式游戲機、便攜式導航設備、P0S 機、家用電器、工業(yè)儀表、可穿戴計算機等所有使用圖形用戶界面(GUI)的設備獲取光標 位置和4g信息，實現(xiàn)類似鼠標、觸摸板和觸摸屏的功能。
與現(xiàn)有技術(shù)相對比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點。與鼠標器相比，用戶可以用手或者手指移動控制光標，更加符合人體工程學原理，提
高操作效率；如果將攝像頭放在合適的位置，可以避免長時間操作而使手腕酸痛；本發(fā)明 提供的輸入設備不需要》史在平面上，直接在三維空間中畫出軌承，降低了使用條件限制， 可以適應多種條件不便的環(huán)境。
與觸摸屏及觸摸板相比，用戶不需要使用手指直接點擊屏幕，提高了定位精度；操作 方式豐富，可以實現(xiàn)雙擊，右鍵，滾輪等功能，這是觸摸屏和觸摸板所不能提供的。
本發(fā)明的其它的方面和優(yōu)點將結(jié)合實施例在下面的描述中闡明，并且從下文的描述或 者從本發(fā)明的實施例中，上述優(yōu)點將變得顯而易見。


圖1是本發(fā)明實施例提供的輸入設備的總體結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實施例提供的輸入設備實現(xiàn)位置信息輸入的工作流程圖3是本發(fā)明實施例提供的輸入設備實現(xiàn)按鍵信息輸入的工作流程圖4是本發(fā)明實施例中提供的輸入設^ft為個人計算機的輸入設備應用時的示意圖5是本發(fā)明實施例中提供的作為使用投影儀做PPT講解時的輸入設備應用時的示意
圖6是本發(fā)明實施例中提供的作為手機的輸入設備應用時的示意圖； 圖7是本發(fā)明實施例中提供的作為電視機的輸入設備應用時的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種計算機圖形用戶界面的輸入設備。所有使用圖形用戶界面(GUI)的設 備都可以使用本發(fā)明，下面將參照附圖描述本發(fā)明的具體實施例，包括但不限于以下實施 例。
圖1示出了本發(fā)明提供的輸入設備的總體構(gòu)成，如圖1所示，該輸入設備由軌跡棒1、 攝像頭2、軌跡及按鍵信息解析裝置3構(gòu)成。其中所述軌跡棒1由軌跡燈4、 M信息處 理裝置5、滾輪6、左鍵7、右鍵8、外殼9構(gòu)成。軌跡棒l的按鍵可以根據(jù)應用的需要做 適當?shù)臄U展。
其中軌跡棒1用以接收用戶操作以生成按鍵信息，以及受用戶控制在攝像區(qū)域內(nèi)移 動；攝像頭2用以拍攝含有軌跡燈的畫面；軌跡及,信息解析裝置3用以解析軌跡信息 及按鍵信息；軌跡燈4用以提供軌跡燈光；M信息處理裝置5用以處理位于軌跡棒1上 的按鍵輸入的信息；滾輪6用以提供滾輪移動信息；左鍵7用以提供左鍵點擊信息；右鍵 8用以提供右鍵點擊信息。
圖2示出了本發(fā)明提供的輸入設備實現(xiàn)位置信息輸入的工作流程，其中所述軌跡棒1 由用戶操作，如圖2所示
步驟21'開始。
在步驟22中，本發(fā)明提供的輸入設備中的軌跡棒1上的軌跡燈4點亮，用戶操作軌 跡棒1使其朝向攝像頭2方向，在三維空間內(nèi)移動軌跡棒1,產(chǎn)生移動軌跡。在步驟23中，由于軌跡棒1移動產(chǎn)生了移動軌跡，因此攝像頭2拍攝到軌跡棒移動 的畫面，該畫面中含有專九跡燈的畫面。
在步驟24中，攝像頭2將步驟23中拍攝到的畫面?zhèn)魉徒o軌跡和按鍵解析裝置3。
在步驟25中，軌跡和按鍵解析裝置3接收攝像頭2拍攝的畫面，并從該畫面中解析 出軌跡燈4的位置并轉(zhuǎn)換成坐標信息傳送給計算機。
在步驟26中，計算機接收步驟25中軌跡和按鍵解析裝置3轉(zhuǎn)換后的坐標信息，并根 據(jù)該坐標信息在屏幕上相應位置顯示光標。
步驟27'結(jié)束。
按照以上步驟，當軌跡棒1處于撮像區(qū)域內(nèi)并且軌跡燈4朝向攝像頭2在三維空間移 動時，屏幕上的光標隨之移動，通過這種方式可以實現(xiàn)控制屏幕光標的目的。
圖3示出了本發(fā)明提供的輸入設備實現(xiàn)按鍵信息輸入的工作流程，如圖3所示
步驟31，開始。
在步驟32中，用戶操作軌跡棒l上的滾輪6、左鍵7或者右鍵8，產(chǎn)生按鍵信息。
在步驟33中，軌跡棒1上的按鍵信息處理裝置5根據(jù)步驟32中產(chǎn)生的按鍵信息檢測 到動作類型。
在步驟34中，按鍵信息處理裝置5根據(jù)檢測到的動作類型，對軌跡燈4的閃爍頻率 進行調(diào)制，控制軌跡燈4以對應于各種動作的特定頻率閃爍。
在步驟35中，攝像頭2連續(xù)拍攝到包含軌跡燈4的閃爍信息的圖片并傳送給軌跡及 按鍵信息解析裝置3。
在步驟36中，軌跡及^^:信息解析裝置3接收到步驟35中連續(xù)拍攝到的圖片，并根 據(jù)該圖片計算出閃爍頻率，從而識別按鍵動作類型。
在步驟37中，軌跡及4嫂信息解析裝置3將識別出的,信息傳送給計算機。
在步驟38中，計算機接收步驟37中軌跡及^^走信息解析裝置3識別出的按鍵信息， 并根據(jù)該信息執(zhí)行相應的操作。
步驟39，結(jié)束。
在圖3所示的工作流程中，通過控制軌跡燈4以特定頻率閃爍，并將攝像頭2拍攝到 的連續(xù)圖片提交給軌跡及按鍵信息解析裝置3,以通過計算識別出特定頻率所代表的按鍵 信息，使軌跡棒1上的按鍵信息傳送到計算機并執(zhí)行相應操作。在本發(fā)明未示出的其他實 施例中，可以通過軌跡棒1到計算機之間的直接電纜連接或者無線通信方式(例如藍牙) 的連接，使軌跡棒l上的按鍵信息傳送到計算機并執(zhí)行相應操作。這些方式相對筒單，因 此在這里不再——闡明。
本實施例中提供的計算機圖形用戶界面的輸入設備，可以在例如個人計算機、手機、 PDA、便攜式游戲機、便攜式導航設備、P0S機、家用電器、工業(yè)儀表、可穿戴計算機等 所有使用圖形用戶界面(GUI)的設備中獲取光標位置和按鍵信息，實現(xiàn)類似鼠標、觸摸板 和觸摸屏的功能。如圖4所示，本實施例中提供的計算機圖形用戶界面的輸入設備可以應用在個人計算 機中，用以替代鼠標器、觸摸板或者觸摸屏。
如圖5所示，本實施例中提供的計算機圖形用戶界面的輸入設備可以在利用個人計算 機進行PPT講解時應用，用以替代鼠標器、觸摸板或者觸摸屏的功能。
如圖6所示，本實施例中提供的計算機圖形用戶界面的輸入設備可以應用在手機中， 用以替代按鍵或者觸摸屏的功能。并且根據(jù)同樣的原理，也可以用于PDA、便攜式游戲機、 便攜式導航設備、P0S機、工業(yè)儀表、可穿戴計算機等設備中，用以提供圖形用戶界面輸 入。
如圖7所示，本實施例中提供的計算機圖形用戶界面的輸入設備可以在電視機中應 用，用以替代遙控器的功能。并且根據(jù)同樣的原理，也可以用于家庭影院等影像設備中， 用以替代遙控器的功能。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不 脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以根據(jù)設計需要和其它因素，進行各種修改、組合、次組 合以及替換，這些修改、組合、次組合以及替換也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種計算機圖形用戶界面的輸入設備，包括軌跡棒，用以接收用戶操作以生成按鍵信息，以及受用戶控制在攝像區(qū)域內(nèi)的三維空間中移動，用以提供運動軌跡；攝像頭，用以拍攝含有軌跡燈的畫面；以及軌跡及按鍵信息解析裝置，用以解析軌跡信息及按鍵信息并將結(jié)果傳送給計算機，本裝置可以是一個獨立的硬件裝置，也可以是計算機或手機等應用本發(fā)明的設備中已有的硬件裝置，來實現(xiàn)該部分的功能。
2. 如權(quán)利要求1所述的輸入設備，其中所述軌跡棒進一步包括 軌跡燈，發(fā)出可見光、紅外線或者紫外線，用以提供軌跡燈光； 按鍵信息處理裝置，用以處理位于軌跡棒上的按鍵輸入的信息； 滾輪，用以提供滾輪移動信息；左鍵，用以提供左鍵點擊信息； 右鍵，用以提供右鍵點擊信息；以及 外殼。
3. 如權(quán)利要求1所述的輸入設備，其特征在于，所述軌跡棒由用戶操作，軌跡燈朝 向攝像頭方向，在攝像區(qū)域內(nèi)的三維空間中移動軌跡棒，攝像頭拍攝到含有軌跡燈的畫面 后，將畫面?zhèn)魉徒o所述軌跡及按鍵信息解析裝置，軌跡及按鍵信息解析裝置從拍攝的畫面 中解析出軌跡燈^位置并轉(zhuǎn)換成坐標信息傳送給計算機，計算機根據(jù)^收到的坐標在屏幕 上相應位置顯示光標。
4. 如權(quán)利要求1或2之一所述的輸入設備，其特征在于，所述軌跡棒和所述軌跡及 按鍵信息解析裝置采用電纜連接，所述按鍵信息處理裝置^r測左鍵、右鍵以及滾輪的動作 并轉(zhuǎn)換成電信號，然后通過電纜傳送給軌跡及^^:信息解析裝置，然后再傳送給計算機， 實現(xiàn)計算機對按鍵信息的拾取。
5. 如權(quán)利要求1或2之一所述的輸入設備，其特征在于，所述軌跡棒和軌跡及按鍵 信息解析裝置之間采用無線通信方式連接，所述按鍵信息處理裝置檢測左鍵和右鍵和滾輪 的動作并轉(zhuǎn)換成電信號，然后通過無線通信裝置傳送給軌跡及按鍵信息解析裝置，然后再 傳送給計算機，實現(xiàn)計算機對按鍵信息的拾取。
6. 如權(quán)利要求1或2之一所述的輸入設備，其特征在于，采用控制軌跡燈閃爍頻率 的方法來傳遞按鍵信息，所述按鍵信息處理裝置能夠識別掩建信息，并根據(jù)按鍵信息調(diào)制 軌跡燈的頻率，所述軌跡及^^信息解析裝置能夠從連續(xù)拍攝的圖像中提取出軌跡燈當前 閃爍的頻率并識別出左鍵、右鍵、滾輪的各種動作，然后再傳送給計算機，實現(xiàn)計算機對 ^4定信息的拾取。
7. 如權(quán)利要求1或2之一所述的輸入設備，所述軌跡棒的按鍵可以根據(jù)應用的需要 做適當?shù)臄U展。
8. 如權(quán)利要求1或2之一所述的輸入設備，所述軌跡棒也可以是其他形狀，并不一 定限定于棒形。
9. 一種計算機圖形用戶界面的輸入方法，由含有軌跡燈及4^4龕信息處理裝置的軌跡 棒提供運動軌跡及按鍵信息，并由攝像頭接收上述信息并將上述信息傳送給軌跡及按鍵信 息解析裝置，由軌跡及按鍵信息解析裝置對上述信息進行解析并轉(zhuǎn)換成坐標信息及按鍵信 息傳送給計算機，計算才幾才艮據(jù)接收到的坐標信息在屏幕上相應位置顯示光標并根據(jù)接收到 的按鍵信息執(zhí)行相應的操作。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述軌跡棒與所述軌跡及按鍵信息解析 裝置之間采用電纜連接。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述軌跡棒與所述軌跡及^4建信息解析裝置之間采用無線方式連接。
12. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，采用控制所述軌跡棒上的軌跡燈的閃爍頻率的方法來識別按鍵信息，軌跡棒上的按鍵信息處理裝置能夠識別掩建信息，并根據(jù)按 鍵信息調(diào)制軌跡燈的頻率，所述軌跡及按鍵信息解析裝置能夠從連續(xù)拍攝的圖像中提取出 軌跡燈當前閃爍的頻率并識別出左鍵、右鍵、滾輪的各種動作，然后再傳送給計算機，實 現(xiàn)計算機對^^信息的拾取。
13. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，當所述軌跡及4^:信息解析裝置是一個獨立的硬件裝置時，由該裝置解析軌跡信息及按鍵信息并將結(jié)果傳送給計算機。
14. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，當所述軌跡及按鍵信息解析裝置是計算 機或手機等應用本發(fā)明的設備中已有的硬件裝置時，由計算機或手機等應用本發(fā)明的設備 中已有的該硬件裝置實現(xiàn)從圖像中提取坐標信息及按鍵信息，再進一步實現(xiàn)光標控制和按 鍵動作，也屬于本專利的保護范圍之內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種計算機圖形用戶界面的輸入設備，由軌跡棒、攝像頭、軌跡及按鍵信息解析裝置構(gòu)成；其中所速軌跡棒由軌跡燈、按鍵信息處理裝置、滾輪、左鍵、右鍵、外殼構(gòu)成?？梢杂糜趥€人計算機、手機、PDA、便攜式游戲機、便攜式導航設備、POS機、家用電器、工業(yè)儀表、可穿戴計算機等所有使用圖形用戶界面(GUI)的設備實現(xiàn)人機交互。提供一種比現(xiàn)有技術(shù)更高效的輸入設備，提高用戶與計算機交互的效率。本發(fā)明還公開了一種相應的計算機圖形用戶界面的輸入方法。
文檔編號G06F3/048GK101604222SQ20091005502
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者程宇航 申請人:程宇航